[發明專利]一種基于機器視覺的河道水位測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202111652428.0
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114459564A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王繼春;許野平;朱愛紅;田達;徐文鳳
• 申請（專利權）人: 神思電子技術股份有限公司
• 主分類號: G01F23/04
• 分類號: G01F23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于機器視覺的河道水位測量裝置及方法，屬于機器視覺技術領域。一種基于機器視覺的河道水位測量裝置包括水位標尺、圖像采集模塊和水位測量算法模塊。水位標尺提供便于安裝和采用機器視覺識別的參考標志，包括垂直水位刻度標尺、第一區域色塊和第二區域色塊；圖像采集模塊采集水位標尺所在觀測區域的數字圖像；水位測量算法模塊依據觀測區域檢測到的數字圖像中的第一區域色塊與水面交界線的長度、第一區域色塊與第二區域色塊的分界線形狀計算出對應的水位高度。本發明通過一種基于機器視覺的河道水位測量裝置和方法，解決了因水面反射倒影帶來的測量目標誤識問題，實現了河道水位的準確測量。

技術領域

本發明屬于機器視覺技術領域，特別涉及一種基于機器視覺的河道水位測量裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

目前河道水位測量存在浮球、音叉振動、超聲波、TDR（時域反射）/導波雷達/微波、激光、光電折射、液面電容、河底靜壓等基于傳感器的測量方式。近年來，隨著機器視覺技術的進步，越來越多的用戶開始選擇采用視頻監控攝像信息檢測水位高度，這樣可簡化設備部署，而且便于人工遠程利用視頻觀察現場情況。

目前普遍采用的方法是用機器視覺技術識別水位標尺，水位標尺大都基于人工觀察需求，用機器視覺技術識別時，由于環境復雜，水面反光等因素，技術難度很大，即使采用深度學習等技術，也難以降低誤報率。

專利《一種基于機器視覺的水位檢測方法及河道監測方法》（申請公布號CN112884731A）公開了一種基于機器視覺的水位檢測方法及河道監測方法，水位檢測方法包括如下步驟：先獲取如下結構的水尺，包括水尺本體，所述水尺本體上涂設有水尺線，所述水尺線包括沿豎向涂設的特征色線，所述特征色線的兩側具有沿長度方向依次交錯設置的刻度線塊，所述刻度線塊包括三條間隔設置特征刻度線，所述特征刻度線與所述特征色線均采用紅色涂設，相鄰兩條特征刻度線之間涂設有白色刻度線，使刻度線塊與所述特征色線形成“E”形；其中一側的刻度線塊之間的區域涂設為藍色色塊，另一側的刻度線塊之間的區域涂設有數字。本發明具有無需對水尺字符進行識別等優點。該專利無法消除水面鏡像反射帶來的干擾，存在誤報風險。

專利《一種用于測量斜坡式河道水位的激光測量裝置》（授權公告號CN206387475U）本實用新型公開的一種用于測量斜坡式河道水位的激光測量裝置，包括：一設置在斜坡式河道護岸的坡面上的保護套管；一放置在所述保護套管內并可隨著水位進行漂浮升降的浮子；一安裝在所述保護套管的上端的激光測量探頭；以及一遠程控制器，所述遠程控制器與所述激光測量探頭連接并根據所述激光測量探頭收集的數據計算出斜坡式河道水位。本實用新型結合浮子水位計與非接觸水位計的優點，測量更加可靠，盲區小于10cm，不受安裝距離限制，探頭尺寸小，便于安裝，能夠滿足遠程自動化監控需要，可以有效地解決斜坡式河道護岸中超聲波水位計、雷達水位計的安裝及水位數據收集的問題。該專利采用斜坡式安裝，有別于傳統標尺安裝方法，但從正面看，標尺仍然垂直與河流流向，與本發明從形式上有根本的區別。

專利《基于深度學習算法的水尺水位視頻智能監測方法及系統》（公告號CN108318101A）公開了一種基于深度學習算法的水尺水位視頻智能監測方法及系統，屬于圖像識別和水位監測技術領域。本發明方法包括視頻采集、視頻幀處理、水位線識別和水位測算等步驟。本發明利用深度學習神經網絡實現水位監測的智能化和自動化，具有極強的準確性和可行性，裝置結構簡單，便于部署，相對于現有技術來說不僅成本低廉、自動化水平高，而且還具有較高的監測效率，是對現有技術的一種重要改進。事實上，基于深度學習的測量方法的精度嚴重依賴訓練樣本的豐富程度，在實際應用中，不僅需要強大的硬件算力支持，而且針對不同場景性能差異較大。該方法基于對傳統標尺的識別，無法解決水面反射帶來的算法誤識問題。